新型錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備探究

邱軍先

摘要：目前國內(nèi)紡錦綸棕絲的主要是二步法的紡絲牽伸設(shè)備，該品種的一步法紡絲牽伸設(shè)備在國內(nèi)仍是空白，北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司，在錦綸分纖母絲的一步法紡牽設(shè)備擁有較成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，為開發(fā)國產(chǎn)新型錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。文章介紹了一種新型錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征和參數(shù)。重點(diǎn)對研制錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備的技術(shù)要點(diǎn)和配置進(jìn)行了論述。該設(shè)備及工藝具有生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，空間利用率高等特點(diǎn)。

Abstract： At present， two-step spinning and drawing equipment is mainly used for spinning nylon coir fiber in China. The one-step spinning drawing equipment of this variety is still blank in China. Beijing Chonglee Machinery Engineering Co.， Ltd. has more mature technology and products in the one-step spinning and drawing equipment of nylon split fiber mother yarn， which has laid the foundation for the development of new domestic nylon and coir fiber spinning and drawing combined equipment. The article introduces the structural characteristics and parameters of a new type of nylon coir fiber spinning and drawing combined equipment. It focuses on the technical points and configuration of the development of nylon coir fiber spinning and drawing combined equipment. The equipment and process have the characteristics of high production efficiency， low production cost， and high space utilization rate.

關(guān)鍵詞：錦綸;棕絲;長絲;紡牽聯(lián)合機(jī)

Key words： nylon;coir fiber;filament;spinning and drawing combined machine

中圖分類號：TQ342? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）23-0151-04

0? 引言

棕絲是單絲的一種，是較粗的合成纖維單絲。其產(chǎn)品用途主要涉及：航空、航天、印刷、印染、電子、制藥、糧食、化工等行業(yè)。其中錦綸棕絲具有良好的耐磨性，耐腐蝕性，同時(shí)具有較好的耐疲勞強(qiáng)度和較高的斷裂強(qiáng)度以及較易染色等突出的性能。其抗拉強(qiáng)度大，回復(fù)力好，耐強(qiáng)堿，耐稀酸和溶劑等特點(diǎn)，廣泛用作過濾材料、篩選材料、箱包材料、服裝材料、工藝品材料等等。

由于國產(chǎn)的錦綸棕絲品種和規(guī)格很少，亟需提高其產(chǎn)量和低延伸變率、高強(qiáng)度、一致性、重復(fù)性等質(zhì)量。我國每年仍需進(jìn)口技術(shù)含量高的高密度棕絲，高強(qiáng)低伸棕絲、防靜電棕絲等特殊處理棕絲和錦綸目數(shù)較高的棕絲。因此開發(fā)一步法的錦綸棕絲紡牽聯(lián)合機(jī)勢在必行。北京中麗制機(jī)工程技術(shù)有限公司根據(jù)市場的需求，研發(fā)了新型錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備。采用獨(dú)特的熔融紡絲，空氣冷卻和水霧冷卻相結(jié)合，多輥牽伸熱定型裝置和集成式精密卷繞裝置，推出了全新的錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備。

1? 國產(chǎn)錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備的工藝流程和設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

1.1 工藝流程

該新型錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備的工藝流程為：干切片（充氮包裝）→紡絲料倉（帶氮?dú)獗Ｗo(hù)）→熔融擠壓（帶氮?dú)獗Ｗo(hù)）→計(jì)量紡絲+組合式緩冷單體抽吸→吹風(fēng)冷卻→水霧冷卻→上油→張力調(diào)節(jié)喂入輥+分絲輥→四對牽伸及定型輥→下張力調(diào)節(jié)分絲導(dǎo)盤→上張力導(dǎo)盤→高速卷取→棕絲成品。

1.2 切片的干燥

1.2.1 原料

采用相對粘度為2.4-2.8的錦綸切片，熔體密度1.03g/ml。

1.2.2 干燥

錦綸6切片對含水率具有較高的要求，出廠時(shí)都干燥好的，采用充氮?dú)獍b，一般不需要再干燥，紡錦綸棕絲時(shí)，需要在氮?dú)鈼l件下，90-100℃，2小時(shí)左右。錦綸6切片含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該控制在25ppm以下。

1.3 設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

1.3.1 設(shè)備的總體布置圖

新型錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備布置如圖1所示。

1.3.2 紡牽聯(lián)合設(shè)備的總體技術(shù)參數(shù)和規(guī)格（表1）

1.4 設(shè)備形式及技術(shù)特點(diǎn)

1.4.1 一體化無溫差紡絲箱體

紡絲溫度對于纖維的質(zhì)量和整個(gè)紡絲過程的起到重要影響作用。溫度過高，會加劇錦綸6熔體的熱分解，導(dǎo)致熔體的粘度很低而出現(xiàn)毛細(xì)斷裂，溫度過低，則熔體的粘度趨于過高狀態(tài)，使錦綸6熔體脹大現(xiàn)象趨于嚴(yán)重，導(dǎo)致后拉伸時(shí)斷點(diǎn)增加，甚至不能拉伸，所以紡絲箱體的控溫是產(chǎn)品的關(guān)鍵，為此將紡絲箱加熱和熔融設(shè)計(jì)成一體化（如圖2a所示），紡絲箱自帶強(qiáng)制加熱系統(tǒng)，保證箱體溫度控制在±0.5℃范圍內(nèi)。紡絲箱體在設(shè)計(jì)時(shí)箱體底部要低于組件的底端15-20mm，確保組件中的噴絲板面溫度的均勻，不會出現(xiàn)較大的溫差（如圖2b所示）。

1.4.2 緩冷單體抽吸一體化裝置

采用專用的緩冷單體抽吸一體化裝置，紡絲時(shí)，為后道能夠進(jìn)行高倍拉伸，在噴絲板下方設(shè)置了緩慢冷卻的加熱裝置，使從噴絲板噴出的熔體細(xì)流暫時(shí)在220-270℃的熱空氣中不至于迅速冷卻，而是延緩冷卻速度。同時(shí)一體化的裝置中還有單體抽吸功能（如圖2所示），因錦綸紡絲過程中，在熔融狀態(tài)下的切片中，將析出一部分低聚物及單體，析出的低聚物及單體會揮發(fā)遇冷極易附著在噴絲板面周圍形成白粉，形成煙霧，附著在噴絲板板面上（噴絲孔的周圍），造成生產(chǎn)條件的惡化。將噴絲時(shí)產(chǎn)生的單體煙霧抽吸走，圖示顯示單體抽吸對著絲束的一端設(shè)有收口，用來抽取隨絲束帶下的單體氣霧。

1.4.3 專用的紡絲組件和噴絲板

采用專用的紡絲組件和噴絲板，因棕絲屬于粗旦的單絲，與一般復(fù)絲生產(chǎn)相比，錦綸6棕絲中每一根單絲的纖度要求更高，且考慮到后道的絲束在一定的速度下易于冷卻，噴絲板面上的孔數(shù)不能過多。因此噴絲板采用孔數(shù)為4孔，且孔與孔之間保持一定的間距，均布排列，保證噴出的絲束后道更易冷卻（如圖3所示），同時(shí)噴絲板的微孔精度要高（孔徑要高度一致）。噴絲板的微孔排布形式如圖3所示。

1.4.4 絲束的冷卻裝置——側(cè)吹風(fēng)裝置+水霧噴淋冷卻裝置

絲束的冷卻采用專用側(cè)吹風(fēng)+水霧噴淋冷卻裝置。錦綸6棕絲的單絲直徑比普通復(fù)和單絲大許多，初生絲的冷卻速度變慢，凝固點(diǎn)下移。為確保棕絲能夠充分冷卻，將側(cè)吹風(fēng)風(fēng)冷與水霧噴淋冷卻進(jìn)行結(jié)合，側(cè)吹風(fēng)多孔板采用分區(qū)梯次分布，網(wǎng)孔直徑自上而下依次為Φ5、Φ4、Φ3、Φ2.5mm（如圖4a所示），通過濾網(wǎng)上部的整流板來對冷風(fēng)進(jìn)行整流從而達(dá)到穩(wěn)定的冷卻風(fēng)，經(jīng)過第一次風(fēng)冷后，絲束進(jìn)入水霧噴淋（如圖4b所示），進(jìn)行第二次冷卻并加濕，這有利于降低纖維的結(jié)晶度、減小晶粒的尺寸，有利于降低絲束的拉伸應(yīng)力，提高拉伸倍數(shù)，減少毛絲，使纖維結(jié)構(gòu)均勻。

1.4.5 模塊式牽伸卷繞機(jī)

錦綸6棕絲牽伸卷繞裝置采用多輥式牽伸卷繞工藝，絲束經(jīng)過兩道冷卻后進(jìn)入溶劑槽，經(jīng)過導(dǎo)絲盤后進(jìn)入牽伸卷繞裝置，該裝置主要包括上油裝置、導(dǎo)絲裝置（含分絲棒、導(dǎo)絲鉤）、牽伸裝置（含分絲輥、多對熱輥）、集成式卷繞裝置（如圖5）。

上油裝置采用油輪形式上油，其特點(diǎn)是絲束與油輪表面緊貼、接觸距離長，這樣可有效地提高上油的均勻性。

牽伸裝置是錦綸6棕絲牽伸卷繞裝置里最重要的部分，主要包括分絲輥（Φ110×400mm）、喂入輥（Φ220×400mm）和四對熱牽伸輥（Φ235×400mm）。熱牽伸輥的有效工作區(qū)域、溫度一致性、輥殼表面摩擦系數(shù)是決定錦綸6棕絲性能特點(diǎn)的重要因素。喂入輥和分絲輥給予絲束一定的速度，并不加熱絲束，主要起到對絲束的握持作用。第一對熱牽伸輥是2個(gè)低溫?zé)釥可燧?，對絲束進(jìn)行預(yù)熱，第二對、第三對熱牽伸輥，第四對熱牽伸輥各由2個(gè)高溫?zé)釥可燧伣M成，各輥之間依次形成牽伸。通過熱輥之間速度和溫度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對絲束的多級牽伸，有利于提高纖維的強(qiáng)度和均勻性，降低斷裂伸長率。

1.4.6 專用的集成式卷繞裝置

絲束經(jīng)牽伸定型后通過上下導(dǎo)盤的過度最終到高速卷繞頭卷繞成絲餅。該過程采用專用的集成式卷繞裝置，其中上導(dǎo)盤采用可升降式結(jié)構(gòu)，初始繞絲時(shí)上導(dǎo)盤降到初始位置，掛上絲束后啟動升降系統(tǒng)上導(dǎo)盤移動到上方的工作位置，這樣既能起到穩(wěn)定絲束張力作用，又能夠保證進(jìn)入高速卷繞頭的絲束夾角不會過大而引起兩端絲餅的張力偏差大。

卷繞裝置采用的是全自動高速撥叉式卷繞頭，錠子為直接驅(qū)動式。卷繞速度1200-2000m/min，最大卷裝直徑370mm，每個(gè)卷繞頭12頭，每頭卷繞一根錦綸棕絲的單根絲，這樣一個(gè)紡位可以生產(chǎn)48根（12頭數(shù)×4孔數(shù)）錦綸棕絲，大大提高了產(chǎn)量及生產(chǎn)效率。

2? 生產(chǎn)工藝及成品指標(biāo)

2.1 主要原料指標(biāo)（見表2）

2.2 主要工藝參數(shù)（見表3、表4）

3? 結(jié)果

國產(chǎn)錦綸棕絲紡牽聯(lián)合設(shè)備的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了一步法紡錦綸棕絲的工藝路線，加快了國內(nèi)錦綸單絲向更粗旦高效生產(chǎn)發(fā)展的步伐。該設(shè)備具有較強(qiáng)的柔性化、高附加值的特點(diǎn)，設(shè)備造價(jià)成本低，生產(chǎn)過程高效、節(jié)能?？赡芴娲M(jìn)口設(shè)備，填補(bǔ)國內(nèi)空白，推動我國化纖工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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